KR100356583B1 - 타이어트레드용고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 HEMA(Hydroxy ethyl methacrylate)를 도입한 2원 또는 3원 공중합고무를 적용함으로써 젖은 노면 제동력 및 회전저항과 내마모성 등이 개선된 고무조성물을 얻는다.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물

타이어의 제반 성능 중 주행성능과 내마모성, 내노화성, 내충격성 등은 매우 중요하며, 특히 안정성 측면에서 젖은 노면 제동력에 대한 요구수준은 더욱 높아지고 있다. 통상적으로 타이어 고무는 그 특성상 물과 섞이지 않는 소수성을 가지기 때문에 젖은 노면 주행시 수막현상을 일으켜 사고를 유발하는 원인이 된다.

따라서 타이어 트레드 고무에 친수성 소재를 첨가하여 상기 수막현상을 완화하는 기술이 이용되고 있으나, 고무의 성능을 해치지 않는 범위에서 이런 친수성 소재를 적용할 수 있는 양은 한계가 있다. 즉 타이어에 적용한 친수성 첨가제는 젖은 노면과 트레드의 접촉 부위에서 물과의 상호작용으로 견인력을 높이는 효과를 발휘하나, 바로 이런 친수성 첨가제 자체가 소수성인 고무와 잘 섞이지 않는 성질을 가지기 때문에 과량 첨가할 때 고무의 타 특성이 크게 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 타이어에 적용하여 젖은 노면에서 타이어의 견인력을 현저히 향상시킬 수 있는 트레드용 고무조성물에 관한 것이다. 타이어 트레드 고무조성물에 대한 근래의 연구는 고무, 공정조제, 활성제, 촉진제, 가교제, 노화방지제와 보강충진제 등으로 조성된 고무 조성물중 조성성분의 변량 혹은 변경을 통하여 타이어 성능 중 안정성 측면에서 가장 중요하게 여기는 젖은 노면에서의 제동력을 향상시키면서 내마모 성능 개선 및 저연비 특성을 유지하는데 주안점을 두고 있으며, 이러한 연구결과 현재 승용차용 타이어에 광범위하게 적용되는 유화중합 스티렌-부타디엔 고무(Emulsion styrene-butadiene rubber)의 적용, 변성고분자, 혼합중합 및 새로운 첨가제 적용등 타이어의 젖은 노면에서 견인력을 향상시기는 수많은 방법이 연구개발된 바 있다. 본 발명은 타이어 트레드 고무에 타이어의 성능 중 특히 젖은 노면에서 제동력을 현저히 개선시킬 수 있는 방법으로서 지면과 접하는 트레드부에 친수성 모노머인 HEMA(Hydroxy ethyl methacrylate)를 도입한 2원 또는 3원 공중합 고무를 혼용 적용하므로써 타이어의 성능중 특히 젖은 노면에서의 제동력을 현저하게 개선시킨 것이다.

본 발명의 고무조성물은 친수성 모노머인 HEMA를 도입한 2원 또는 3원 공중합고무를 천연고무 또는 합성고무 및 이들의 혼용고무와 섞어서 만든 혼합고무 100중량부에, 보강성 충진제 40-140중량부와 아연화(ZnO)등의 가류활성제, 황 또는 유황공여형 가류제 및 가류촉진제 그리고 기타 첨가제를 혼합하여 이루어진다.

본 발명에 사용되는 고무의 예로는 천연고무, 폴리부타디엔고무, 스티렌-부타디엔고무, 부틸고무, 할로겐화 부틸고무 또는 이들의 블렌드 고무와 상기 내용의 2원 또는 3원 공중합고무이다.

상기 2원 또는 3원 공중합고무에 도입되는 HEMA(Hydroxy ethyl methacrylate)의 함량은 무게비로 1-20%이며 적정량은 5-15% 이다. HEMA의 함량이 1% 미만이면 본 발명에서 목적하는 젖은 노면에서의 제동력 향상효과가 달성되기어려우며, 20% 이상으로 지나치게 많으면, 친수성이 너무 높아 혼합하는 천연 또는 합성고무와의 상용성에 문제가 있으며, 타이어트레드용 고무에서 요구되는 다른 물성의 균형이 깨어지기 때문에 바람직하지 않다. 상기 혼합고무 100중량부 중 2원 또는 3원 공중합고무의 함량은 5-50중랑부이며 적정량은 10-30중량부인데, 배합량이 5중량부 이하이면 충분한 효과를 기대하기 어려우며 50중량부를 넘으면 견인력 성능 개선의 한계에 도달해 경제적으로 불리하다.

본 발명의 고무조성물에 활성제로서는 산화아연(ZnO), 가류제로서는 분말 유황, 불용성 유황 등을 사용하며, 유황공여형 가류제는 테트라메틸치우람설파이드, 테트라부틸치우람디설파이드를, 가류촉진제로서는 티아졸, 설펜아미드계 촉진제를 적용한다.

이들 첨가제를 적용함에 있어 산화아연은 1-10 중량부를 사용하되 1-7 중량부가 적당하며, 가류제는 0.5-7 중량부, 가류 촉진제는 0.3-6 중량부가 바람직하다. 이들 성분들은 혼용 및 분리하여 혹은 다른 고무 조성물과 배합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 혼합고무조성물에는 HEMA를 함유한 2원 또는 3원 공중합고무를 적용함에 따라 무늬점도가 높아지므로 상기고무의 혼합 시 익스텐션 오일(Extension Oil)을 10-50중량부 첨가한다. 이 함량 범위를 벗어나면 적정한 범위의 무늬점도가 얻어지지 않는다.

이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

* 노방제 및 기타 시약이 첨가됨.

** SKID 시험 : British pendulum test 기를 이용하여 측정한 것으로 WET & DRY 조건에서 시험을 실시함

*** 내마모 시험 : Pico Type 기기로 시험한 결과로 각각의 결과는 시험 1을 100으로 볼때 상대적인 무게 감소비를 기록함.

실시예1의 시험2-7은 천연고무/합성고무/3원 공중합고무를 혼용사용한 고무로서 3원 공중합고무적용에 따른 실험실 실험결과인데 이중 결과가 우수한 3-5번고무를 175/70R13 755 패턴 타이어에 적용한 것과 표준 타이어를 비교시험 실시한 결과, 아래 실시예 2처럼 시험용 타이어가 젖은 노면에서 제동력이 매우 우수하며 마른 노면에서의 제동력 및 내마모 특성은 약간 개선되거나 큰 차이를 보이지 않음을 확인할 수 있었다.

실시예 2

* 상대값의 비교는 본 발명의 3원 공중합고무를 적용하지 않은 타이어들 기준(100)으로 하여 상대적인 값을 비교한 결과임.

* 표준 타이어 : 3원 공중합고무를 적용치 않고 천연고무 30대 SBR 고무 70중량부를 혼합하여 가류한 것

시험 3 : HEMA를 10% 함유한 3원 공중합고무 10중량부를 천연고무 30중량부 및 SBR 고무 60중량부와 혼합하여 가류한 것.

시험 4 : HEMA를 10% 함유한 3원 공중합고무 15중량부를 천연고무 30중량부 및 SBR 고무 55중량부와 혼합하여 가류한 것.

시험 5 : HEMA를 10% 함유한 3원 공중합고무 20중량부를 천연고무 30중량부및 SBR 고무 50중량부와 혼합하여 가류한 것.

Claims (4)

1. HEMA(Hydroxy ethyl methacrylate)를 무게비로 1-20%를 도입한 2원 또는 3원 공중합고무 5-50 중량부를, 천연고무 또는 합성고무 또는 이들의 혼용고무와 혼합하여 만든 혼합고무 100중량부와, 익스텐션 오일(Extension oil) 10-50중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
2. 제1항에 있어서, 합성고무는 폴리부타디엔고무, 스티렌-부타디엔고무, 부틸고무, 할로겐화 부틸고무 또는 이들의 블렌드고무 임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
3. 제1항에 있어서, 2원 또는 3원 공중합고무에 도입되는 HEMA(Hydroxy ethyl methacrylate)의 함량은 무게비로 5-15%임을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
4. 제1항에 있어서, 2원 또는 3원 공중합고무는 혼합고무 100중량부당 10-30중량부임을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.